丝网波纹填料是由垂直排列的波纹丝网条片组成的盘状规整填料,其比表面积数值对传质性能有着决定性的影响,依比表面积的不同,丝网波纹填料可分为250㎡/m³.350㎡/m³、 500㎡/m³、 700㎡/m³型等。因丝网细密,故其空隙率较高,填料层压降低:由于丝网**的毛细作用使液体容易在填料表面呈膜状分布,且液膜薄,持液量因此具有突出的润湿性能,分离效率高。
250型、500型、700型丝网波纹填料
(1)几何结构
金属丝网波纹片上开有小孔,加强液体均布及液膜更新,减少填料中的死角(特别是小塔),提高分离效率。为了加强气液的横向混合,波纹片上小孔以直径4〜5mm为宜。
鉴于金属丝网波纹填料的几何结构,形成如下特点:
**、比表面积大、孔隙率高、重量轻。500型填料的比表面积相当于Dg50金属鲍尔环的4.5倍(鲍尔环比表面积110m2/m3、密度650kg/m3),而密度仅为鲍尔环的40%,孔隙率高,丝网又具有**的毛细作用使其润湿性能优良,即使喷淋密度为0.2m3/(m2•h)也能达到完全润湿,因此填料效率高。
第二、气相通路倾角小,有规则的气相通路,压力损失少,填料压降低。
第三、径向扩散良好气液接触充分。
第四、忌堵塞、怕腐蚀、清洗困难,仅能用化学方法清洗。
第五、单元体积填料造价高,使它的使用范围受到一定的限制。
(2)流体力学性能和传质性能
250型、500型、700型填料性能如表所示。
填料型号 | F因子/[m/s(kg/m3)0.5] | 液体喷淋密度/(m3/m2•h) | HETP/mm | 理论级压降/Pa | 持液量/% | 操作压力/Pa | 分段高度/m | 适用范围 |
250型(AX) | 2.5〜3.5 | 0.2〜12 | 400〜333 | 10〜40 | 2 | 102-105 | 5 | 理论级数不多的精密精储 |
500型(BX) | 2.0〜2.4 | 0.2〜12 | 200 | 40 | 4.2 | 102-105 | 3〜4 | 热敏性、难分离物系的真空精储 |
700型(CY) | 1-5-2.0 | 0.2—12 | 100 | 67 | 6 | 5X1O3-1X1O5 | 2 | 同位素混合物、同分异构混合物分离 |
①250型填料性能
250型金属丝网波纹填料每米约2.5〜3个理论级,每块理论级压降约在10〜40Pa,,适用的*小塔径为100mm,在塔内每5m填料设置一组收集分布器,则放大效应得到很大改善。
在顶压2500Pa以上和全回流条件下,以填料液泛限的75%左右的动能因子F表示的工作负荷如表所示,它可以用作粗略计算相应填料塔的近似值。
②500型填料性能
a.通量
500型填料液泛点不明显,往往把F=3.2m/s(kg/m3)0.5称为液泛点,将其值的75%即F=2.4m/s(kg/m3)0.5定义为负荷点。由于物性、压降和填料效率的全面权衡,500型填料**的*经济的气相负荷范围为p=2〜2.5m/s(kg/m3)0.5。500型填料的性能随液量变化较小,液体喷淋密度在1〜20m3/m2·h之间,压降没有明显变化。采用适当的液体分布器,*小液体喷淋密度约为0.05m3/m2•h,因此该填料的操作弹性较大。同时,500X型金属丝网波纹填料与250y型金属孔板波纹填料有相同的通量,表明该填料通量大。
b.压降
塔直径在300mm以上时,500型填料在工作负荷下,每个理论级压降为10~50Pa,充分显示了阻力小的特性。在塔直径小于300mm时,塔壁效应使填料压降有所上升,当塔径在200mm以下时,填料压降增加一倍。对于粘度较大的介质如甘油等,压降增大。
c.持液量
500型填料的另一个特点是持液量小。在工作负荷下,约为填料体积的4.2%,液泛时约5.5%。持液量少意味着液体内存少,液体在填料层停留时间短、填料层中建立(或破坏)正常浓度、温度分布的平衡时间亦短。这样有利于分离热敏物料、价格昂贵的产品;同时要求操作要平稳、调节与控制要严格。
③700型填料性能
a.通量
700型填料与500型填料相似,液泛点不明显,往往把液量开始明显影响压降的一点称为液泛点。气相负荷超过液泛点时仍有一定效率,但阻力很大,此时填料的分离能力下降。*经济的操作范围**为F=l.5~2m/S(kg/m3)0.5。
700型的*小液体喷淋密度与500型相似,约为0.05m3/(m2•h),**液量通常认为12m3/(m2•h)。
(3)性能比较
250型是金属丝网波纹填料中当量直径**、孔隙率**、它具有通量大、压降低的突出优点。适用于生产强度大、理论级数较少的分离过程。但至今这种填料的工业应用不多。
500型填料的结构形式与250型相似,只是当量直径为后者的一半,比表面积为后者的一倍。它具有分离效率高、压降小、持液量低、操作弹性大、放大效应不明显等**的综合技术经济性能。因此广泛应用于热敏物系、难分离物系的真空精播,尤其是操作压力低于7kPa的真空精储。目前,它在石油化工、精细化工、制药和香料工业中获得极为广泛的应用。
700型填料是当量直径*小、比表面积**的一种金属丝网波纹填料。在结构上,其波纹角为45。,其余与500型相似。与500型对比,当量直径减小了33.3%;波峰高减少31.7%;孔隙率减少5.6%;而比表面积增加了40%。因此它具有更高的传质效率,较大的压降和相对较小的通量。当初是为了分离水-重水同位素而开发了这种塔填料,在精密精储中应用较多。
(4)金属丝网波纹填料与金属板波纹填料性能比较
金属丝网波纹填料的传质效率随负荷变化较大,而金属板波纹填料的分离效率则几乎不受负荷变化的影响。这是由于丝网的表面产生毛细作用,在低液相负荷时也能使少量的液体均匀铺展于金属丝网表面,因此在低负荷时填料的效率提高。